システムマシン用二層主軸構造の熱変形抑制方法

抑制系统机床两层主轴结构热变形的方法

• 批准号: 09750131
• 负责人: 稲葉 千佳郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750131/
• 关键词: システムマシン; 二層主軸構造; 熱変形; 工作機械; 通風冷却; ジャケット冷却; 熱的相互干渉効果; 生産システム; 接触圧力分布

本研究では,次世代生産システムを指向する工作機械への搭載が有効であると考えられる「二層主軸構造」を対象として,本構造の特徴的な熱的挙動を解明するとともに,その熱的挙動を考慮した熱変形抑制方法を提示することを目的としている.本年度は最終年度であることから,熱変形抑制のための具体的な冷却システムを構築し,その効果を実験的に検討した.本研究により得られた新たな知見は以下の通りである.1. 二層主軸構造のモデル実験により,当該構造における特徴的な温度挙動として,内主軸が回転している条件で外主軸の回転数を増加した際に,ある回転数で内主軸の温度が極小となることを明らかにした.2. 二層主軸構造における特徴的な変位挙動として,内主軸の軸方向変位が,内側軸受を介して内主軸を支持するクイルの軸方向変位挙動により抑制されることを指摘した.具体的には,外主軸後端の軸方向変位が顕著な場合に,外主軸とボルト締結されたクイルを介して幾何学的拘束が生じ,内主軸前端の軸方向変位を抑制することを明らかにした.3. これまでに明らかにした熱的挙動に基づき,二層主軸構造における効果的な熱変形抑制方法について,「外主軸を回転させることにより内側軸受での発熱を外側軸受側へ等価的に移動させたうえで,外側軸受を冷却する」との方針を立て,外側軸受を支持する軸受ハウジングに対して温度制御されたシリコンオイルを循環させるジャケット冷却システムを構築し,その冷却効果を検討した.実験結果からは,内主軸を格納した場合には内主軸の温度上昇が抑制されるものの,内主軸を繰り出した場合には逆に温度・変位とも増加することが明らかになった.この原因として,二層主軸構造特有と考えられる各構成要素の変位挙動の影響を指摘し,内主軸の熱変位を抑制するためには,軸受予圧を大きく変えない範囲でクイル側からの拘束力を利用する方法が有効であることを明らかにした.

This study aims to clarify the characteristics of the two-layer main shaft structure and to provide suggestions on how to suppress the thermal fluctuation. This year is the last year of the year, and the specific cooling system for heat deformation control is constructed, and the results are discussed. This study is based on the new knowledge of the following. 1. 2. When the temperature fluctuation of the characteristic of the two-layer spindle structure increases, the number of rotations of the inner spindle increases, and the temperature of the inner spindle decreases. The axial direction of the inner main shaft is shifted, and the axial direction of the inner main shaft is shifted, and the axial direction of the inner main shaft is shifted. Specifically, when the axial position of the rear end of the outer main shaft is changed, the geometric constraints of the outer main shaft are generated, and the axial position of the front end of the inner main shaft is suppressed. 3. This is the first time that the two layers of the main shaft structure have been used to suppress the thermal deformation. The policy of "the outer main shaft is rotated, the inner shaft is subjected to heat dissipation, the outer shaft is subjected to lateral movement, and the outer shaft is subjected to cooling" has been established. The outer shaft is supported by the shaft, and the cooling effect is discussed. The result is that the temperature rise of the inner spindle is suppressed when the inner spindle is rotated. The reason for this is that the structure of the two-layer main shaft is characterized by the influence of the position of each component element. The thermal position of the inner main shaft is suppressed. The axial pressure is greatly reduced.

项目成果

稲葉,朝永,斎藤,伊東: "軸受部接触圧力の超音波計測" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集. V. 303-304 (1998)

Inaba、Tomonaga、Saito、Ito：“轴承接触压力的超声波测量”日本机械工程师学会第 76 届全国会议论文集 V. 303-304 (1998)。